Einführung in die Klassifizierung von Mikroskopobjektiven
Klassifizierung nach Zweck
Die Anwendungen optischer Mikroskope lassen sich grob in zwei Kategorien einteilen: „biologische Nutzung“ und „industrielle Nutzung“. Objektive können auch in „biologische“ unterteilt werden
„Verwenden Sie“ ein Objektiv und ein „industrielles“ Objektiv. Bei biologischen Anwendungen werden biologische Proben in der Regel auf einen Glasobjektträger gelegt und zur Fixierung von oben mit einem Deckglas abgedeckt. Da die biologische Objektivlinse die Probe durch das Deckglas beobachten muss, ist das optische System unter Berücksichtigung der Dicke des Deckglases (im Allgemeinen 0,17 mm) ausgelegt. Bei industriellen Anwendungen erfolgt die Beobachtung im Allgemeinen ohne Abdeckung von Proben wie Scheiben von Metallmineralien, Halbleiterwafern und elektronischen Teilen. Daher übernimmt die industrielle Objektivlinse das optimale optische Systemdesign in dem Zustand, in dem sich zwischen dem vorderen Ende der Objektivlinse und der Probe kein Deckglas befindet.
Klassifizierung nach Beobachtungsmethode
Entsprechend der Anwendung des optischen Mikroskops wurden verschiedene Beobachtungsmethoden entwickelt, und es wurden auch spezielle Objektive entwickelt, die diesen Beobachtungsmethoden entsprechen. Objektive können je nach Beobachtungsmethode unterteilt werden. Zum Beispiel „Objektiv für reflektierendes Dunkelfeld (mit einem ringförmigen Beleuchtungslichtpfad um die innere Linse)“, „Objektiv für Differentialinterferenz (reduziert die interne Verzerrung des Objektivs und optimiert die Kombination optischer Eigenschaften mit einem Differential). Interferenzprisma), „Objektiv für Fluoreszenz (verbesserte Durchlässigkeit im nahen Ultraviolettbereich)“, „Polarisationsobjektiv (interne Linsenverzerrung wird stark reduziert)“ und „Phasendifferenzobjektiv (eingebaute Phasenplatte)“ , usw.
Durch Vergrößerung klassifiziert
Optische Mikroskope verfügen über mehrere Objektivlinsen, die an einem sogenannten Objektivrevolver montiert sind. Auf diese Weise kann die niedrige Vergrößerung einfach durch Drehen der Objektivdrehlinse auf die hohe Vergrößerung umgeschaltet werden, und der Vergrößerungswechsel kann problemlos durchgeführt werden. Daher ist am Objektivkonverter in der Regel eine Gruppe von Objektivlinsen mit unterschiedlichen Vergrößerungen verbaut. Zu diesem Zweck besteht die Palette der Objektive aus Objektiven mit geringer Vergrößerung (5×, 10×), mittlerer Vergrößerung (20×, 50×) und Objektiven mit hoher Vergrößerung (100×). Um eine hochauflösende Abbildung zu erhalten, haben wir insbesondere bei Produkten mit hoher Vergrößerung Flüssigkeitsimmersionsobjektive eingeführt, die zwischen dem vorderen Ende der Objektivlinse und mit speziellen Flüssigkeiten wie synthetischem Öl und Wasser mit hohem Brechungsindex gefüllt sind das Exemplar. Darüber hinaus sind auch Objektive mit extrem geringer Vergrößerung (1,25-fach, 2,5-fach) und extrem hoher Vergrößerung (150-fach) für spezielle Zwecke erhältlich.
Aberrationskorrektur und Klassifizierung von Objektiven
Entsprechend der Klassifizierung (Stufe) der Korrektur der chromatischen Aberration und dem Grad der Korrektur der axialen chromatischen Aberration (längsseitige chromatische Aberration) kann sie in drei Stufen unterteilt werden: achromatisch, semiapochromatisch (Fluorit) und apochromatisch. Auch die Produktpalette ist vom Normalniveau bis zum Hochniveau sortiert, mit unterschiedlichen Preisen.
Bei der Korrektur axialer chromatischer Aberration wird eine Objektivlinse, die zwei Farben der C-Linie (rot: 656,3 nm) und der F-Linie (blau: 486,1 nm) korrigiert, als Achromatlinse (Achromat) bezeichnet. Andere Lichtstrahlen als Rot und Blau (im Allgemeinen die violette g-Linie: 435,8 nm) werden auf der Ebene abseits der Brennebene fokussiert, und diese g-Linie wird Spektrum zweiter Ordnung genannt. Die Objektivlinse, deren Korrekturbereich der chromatischen Aberration dieses Spektrum zweiter Ordnung erreicht, wird als Apochromatlinse (Apochromat) bezeichnet. Mit anderen Worten, eine Apochromatlinse ist eine Objektivlinse, die axiale chromatische Aberration für drei Farben (C-Linie, F-Linie und G-Linie) korrigiert. Die folgende Abbildung zeigt den Unterschied in der Korrektur der chromatischen Aberration zwischen einem Achromaten und einem Apochromaten im Hinblick auf die Wellenaberration. Wie aus dieser Abbildung hervorgeht, kann ein Apochromat chromatische Aberration über einen größeren Wellenlängenbereich korrigieren als ein Achromat.
Vergleich der chromatischen Aberrationskorrektur (Achromate und Apochromate)
Andererseits wird der Grad der chromatischen Aberrationskorrektur des Spektrums zweiter Ordnung (g-Linie) in der Mitte der Achromatlinse und der Apochromatlinse eingestellt, die als Halbachromatlinse (oder Fluoritlinse) bezeichnet wird.
Bei der Gestaltung des optischen Systems des Mikroskopobjektivs gilt im Allgemeinen: Je größer die NA oder je größer die Vergrößerung, desto schwieriger ist es, die axiale chromatische Aberration des Spektrums zweiter Ordnung zu korrigieren. Darüber hinaus ist es schwieriger, da verschiedene Aberrationen außer der axialen chromatischen Aberration und den sinusförmigen Bedingungen korrigiert werden müssen. Aus diesem Grund gilt: Je höher die Vergrößerung des apochromatischen Objektivs, desto mehr Aberrationskorrekturlinsen sind erforderlich, bei manchen Objektiven kommen sogar mehr als 15 Linsen zum Einsatz. Um das Spektrum zweiter Ordnung genau zu korrigieren, ist es effektiv, das „Glas mit abnormaler Dispersion“ mit geringerer Dispersion des Spektrums zweiter Ordnung für die stärkere konvexe Linse in der Linsengruppe zu verwenden. Der Vertreter dieses abnormalen Dispersionsglases ist Fluorit (CaF2). Obwohl Fluorit schwierig zu verarbeiten ist, wird es schon seit langem für Apochromatlinsen verwendet. Das neu entwickelte optische Glas mit einer anomalen Dispersion, die der von Fluorit sehr nahe kommt, weist eine verbesserte Verarbeitbarkeit auf und hat Fluorit nach und nach als Hauptprodukt abgelöst.
Klassifizierung durch Feldkrümmungskorrektur Bei der Verwendung von Mikroskopen werden Fotoaufnahmen und Fernsehkameraaufnahmen immer häufiger und es werden immer mehr Anforderungen an scharfe Vollfeldbilder gestellt. Daher sind Planobjektive, die die Bildfeldkrümmung genau korrigieren können, nach und nach zum Mainstream geworden. Bei der Korrektur der Feldkrümmung muss die Pittsburgh-Krümmung (Petzval) des optischen Systems auf 0 ausgelegt werden. Je höher die Vergrößerung der Objektivlinse, desto schwieriger ist die Korrektur (schwieriger mit ihr zu koexistieren). andere verschiedene Aberrationskorrekturen). Bei der korrigierten Objektivlinse weist die vordere Linsengruppe eine stark konkave Form auf, und die Zusammensetzung der hinteren Linsengruppe ist ebenfalls stark konkav, was ein Merkmal des Linsentyps ist.
